Development of negative ion based neutral beam injector toward JT-60SA

JT-60SAに向けた負イオンを用いた中性粒子入射装置の開発

田中 豊; 花田 磨砂也; 小林 薫; 鎌田 正輝; 木崎 雅志

Tanaka, Yutaka; Hanada, Masaya; Kobayashi, Kaoru; Kamada, Masaki; Kisaki, Masashi

JT-60SAでは、10MWの中性粒子ビームを100秒入射する負イオンNBI(N-NBI)が求められており、N-NBIにおける最近のR&D結果について報告する。高パワー・長パルス入射には、3段加速の負イオン源における耐電圧性能の改善と電極熱負荷の低減が課題である。耐電圧性能の改善には、放電破壊位置の特定が必要である。そのため、負イオン源大気側に取り付けている外部球ギャップの発光を利用し、絶縁破壊位置を特定するシステムを開発した。電極熱負荷は、内側ビームレットの空間電化によって、外側ビームレットが外向きに偏向し、電極に衝突することが原因である。電界補正板を引き出し電極に取り付け、加速電界を補正することにより、電極熱負荷を許容値の5%まで抑制することに成功した。

This paper reports recent R&D results on negative ion-based NBI system for JT-60 Super Advanced where 10 MW neutral beams is designed to be injected for 100 seconds. There are major two issues to realize such as a high-power and long-pulse injection, i.e., the improvement of voltage holding capability and the reduction of the grid power loading of the JT-60U negative ion source with three acceleration stages. As the first step for improving voltage holding capability, the breakdown location has been examined on site of JT-60U by measuring the lights emitted from spark gaps that are installed outside of the ion source in parallel with acceleration stages. To reduce the grid power to an allowable level, outward deflection of outmost beamlets, due to space charge of the inner beamlets, was suppressed by distorting the acceleration electric field at the edge of the grids. This allowed to reduce the highest grid power loading to acceptable level of 5 %.